计算机系统结构第一章.docVIP

计算机系统结构 课程介绍 ( Computer Architecture 计算机系统结构 计算机体系结构 “建筑学”、“建筑物的设计或式样”，通常是指一个系统的外貌。 ( 研究内容： 从外部来研究计算机系统 使用者所看到的物理计算机的抽象 编写出能够在机器上正确运行的程序所必须了解到的计算机的属性 软硬件功能分配及分界面的确定 ( 学习目的： 建立计算机系统的完整概念 学习计算机系统的分析方法和设计方法 掌握新型计算机系统的基本结构及其工作原理 ( 学科方向：是全国重点学科 一级学科一个：计算机科学与技术 二级学科三个：计算机系统结构、计算机软件、计算机应用技术 ( 与其他学科的交叉 主要包括：计算机组成原理、计算机操作系统、汇编语言、数据结构、 微机原理、高级语言等 新内容：超标量处理机、超流水线计算机、向量处理机、并行处理机、 多处理机等 交叉点：提高、建立完整概念 ( 课程安排 课内：64学时, 实验：16学时, 课外：课内外比例1：2 除完成作业和实验外，还要多看参考书 ( 实验 DLX处理机 实验原理、实验内容及实验要求：教材第十二章 ( 计算机系统结构正处于变革时期 软件、系统结构、组成技术，两头发展快、中间慢 非冯计算机正兴起 系统结构的发展时期已经到来 ( 教材：计算机系统结构，清华大学出版社，第二版 主要参考书： Patterson D A, Hennessy J L, Computer Architecture: A Quantitative Approach 2 Ed. San Francisco: Morgan Kaufmann Publishers, 1995. 2．李学干，苏东庄，计算机系统结构，西安电子科技大学出版社，1991年。 3．李勇，刘恩林，计算机体系结构，国防科技大学出版社，1988年。 4．Kai Hwang，高等计算机系统结构 并行性 可扩展性 可编程性， 清华大学出版社 第一章 基本概念 1．1 计算机系统结构的定义 1．2 计算机系统的评价标准 1．3 计算机系统的设计方法 1．4 计算机系统结构的发展 1．5 计算机系统的分类 1．1 计算机系统结构的定义 1．1．1 两种定义 1、定义一：Amdahl于1964年在推出IBM360系列计算机时提出： 程序员所看到的计算机系统的属性，即概念性结构和功能特性 (程序员：汇编语言、机器语言、编译程序、操作系统 (看到的：编写出能够在机器上正确运行的程序所必须了解到的 (概念结构： 主存储器 主存控制器 ＣＰＵ ＩＯＰ ＩＯＰ 打印机 磁盘机 ( 卡片机 磁带机 终 端 (功能特性：指令系统及其执行模式 ( 数据表示：硬件能够直接认别和处理的数据类型和格式； ( 寻址方式：最小寻址单位、寻址方式的种类和地址运算等； ( 寄存器组织：操作数寄存器、变址寄存器、控制寄存器及专用寄存器的定义、 数量和使用规则等； ( 指令系统：机器指令的操作类型、格式，指令间的排序和控制机制等； ( 中断系统：中断类型、中断级别和中断响应方式等； ( 存储系统：最小编址单位、编址方式、主存容量、最大寻址空间等； ( 处理机工作状态：定义和切换方式，如管态和目态等； ( 输入输出系统：连接方式、数据交换方式、数据交换过程的控制等； ( 信息保护，包括信息保护方式和硬件对信息保护的支持等。 2、透明性概念 本来存在的事物或属性，从某种角度看似乎不存在 例如：浮点数表示、乘法指令 对高级语言程序员、应用程序员 透明 对汇编语言程序员、机器语言程序员 不透明 例如：数据总线宽度、微程序 对汇编语言程序员、机器语言程序员 透明 对硬件设计者、计算机维修人员 不透明 3、定义二： 计算机系统结构主要研究软硬件功能分配和对软硬件界面的确定 ( 计算机系统由软件、硬件和固器组成，它们在功能上是同等的。 ( 同一种功能可以用硬件实现，也可以用软件或固件实现。 ( 不同的组成只是性能和价格不同。 1．1．2 计算机系统的组成 计算机组成是指计算机系统结构的逻辑实现，主要包括： ( 确定数据通路的宽度 ( 确定各种操作对功能部件的共享程度